文/陳根

數(shù)字孿生技術(shù)是通過數(shù)字化的手段構(gòu)建一個與數(shù)字世界中一模一樣的實體，借此來實現(xiàn)對物理實體的了解、分析和優(yōu)化。從更加專業(yè)的角度來說，數(shù)字孿生集成了人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）等技術(shù)，將數(shù)據(jù)、算法和決策分析結(jié)合在一起，建立模擬，即物理對象的虛擬映射。

數(shù)字孿生可以在問題發(fā)生之前先發(fā)現(xiàn)問題，監(jiān)控物理對象在虛擬模型中的變化，診斷基于人工智能的多維數(shù)據(jù)復(fù)雜處理與異常分析，并預(yù)測潛在風(fēng)險，合理有效地規(guī)劃或?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進行維護。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展，其開始與越來越多的領(lǐng)域產(chǎn)生聯(lián)系，計算機設(shè)計就是其中之一。

在絕大多數(shù)場合中，CAD模型就像象棋里面一個往前沖的小卒，數(shù)字孿生則不同，它與物理實體的產(chǎn)生是步步相連的，實體沒有被制造出來時，也就沒有相對應(yīng)的數(shù)字孿生生成，就像一個放飛在天空中頻頻回頭的風(fēng)箏，兩頭抻著力。

在過去，三維模型的作用行使之后就被工程技術(shù)人員放在計算機的文檔夾里“沉睡”。而數(shù)字孿生卻是神通廣大、不可小覷的。

數(shù)字孿生是基于高保真的三維CAD模型，被賦予了各種屬性和功能定義（包括材料、感知系統(tǒng)、機器運動機理等）；它的儲存位置為一般圖形數(shù)據(jù)庫，而不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；它可以回收產(chǎn)品的設(shè)計、制造和運行的數(shù)據(jù)，再注入到全新的產(chǎn)品設(shè)計模型中，使設(shè)計發(fā)生翻天巨變。

IBM也表示，數(shù)字孿生體就是物理實體的一個數(shù)字化替身，可以演化為萬物互聯(lián)的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。它是一個動態(tài)的、有血有肉的、活生生的三維模型?？梢哉f，數(shù)字孿生體是三維模型的進階，也是物理原型的超級新替身。

正因為數(shù)字孿生在前期就可以具備識別異常的功能，從而在尚未生產(chǎn)的時候就能消除產(chǎn)品缺陷，所以用它取代以前昂貴卻又不得不用的原型才可能成為現(xiàn)實。

比如，在新冠肺炎疫情期間，聞名世界的雷神山醫(yī)院便是利用了數(shù)字孿生技術(shù)進行建造。中南建筑設(shè)計院（CSADI）臨危受命，設(shè)計了武漢第二座“小湯山醫(yī)院”——雷神山醫(yī)院，中南建筑設(shè)計院的建筑信息建模（BIM）團隊為雷神山醫(yī)院創(chuàng)造了一個數(shù)字化的“孿生兄弟”。

采用BIM技術(shù)建立雷神山醫(yī)院的數(shù)字孿生模型，根據(jù)項目需求，利用BIM技術(shù)指導(dǎo)和驗證設(shè)計，為設(shè)計建造提供了強有力的支撐。

近年的數(shù)字孿生城市的構(gòu)建，更是引發(fā)城市智能化管理和服務(wù)的顛覆性創(chuàng)新。比如，中國河北的雄安新區(qū)就融合地下給水管、再生水管、熱水管、電力通信纜線等12種市政管線的城市地下綜合管廊數(shù)字孿生體讓人驚艷；江西鷹潭“數(shù)字孿生城市”榮獲巴塞羅那全球智慧城市大會全球智慧城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型獎。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，數(shù)字孿生還將帶給人類社會更多驚喜。